DIGITAALINEN MONITOIMINTOTYÖKALU: 21 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Fusion 360 -projektit »

Hei kaikki. Olin aina halunnut laitteen, joka auttaisi minua tasoittamaan 3D -tulostimen sängyn ja jonkin muun laitteen, joka auttaisi minua saamaan likimääräisen kaarevan pinnan pituuden, jotta voisin helposti leikata oikean pituisen tarran levitettäväksi kyseiselle pinnalle ja estäen siten tuhlausta. Joten ajattelin, miksi en yhdistäisi molempia ideoita ja tekisi yhden gadgetin, joka voi tehdä molemmat. Lopulta rakensin laitteen, joka ei voi vain mitata kaarevia viivoja ja pinnan tasoa, vaan myös mitata suoria etäisyyksiä ja viivan kulmaa. Joten periaatteessa tämä gadget toimii all-in-one-digitaalisena tasona+viivaimena+kulmamittarina+rulla-mittana. Laite on tarpeeksi pieni mahtuakseen taskuun ja sen akut voidaan ladata helposti puhelimen laturilla.

Tämä laite käyttää kiihtyvyysmittaria ja gyroskooppianturia pinnan tason ja kulman tarkkaan mittaamiseen, terävää infrapuna-anturia lineaarisen pituuden mittaamiseen kosketuksettomalla tavalla ja anturia, jossa on pyörä, joka voidaan rullata kaarevan pinnan tai kaarevan viivan yli saa sen pituuden.

Laitetilat ja toiminnot navigoidaan kolmella kosketuspainikkeella, jotka on merkitty M (tila), U (yksikkö) ja 0 (nolla)

M - Voit valita eri mittaustyyppien välillä

U - Voit valita yksikön mm, cm, tuuma tai metri

0 - Mittausarvojen nollaaminen etäisyyden tai kulman mittaamisen jälkeen.

Kosketuspainikkeiden käytön syy on selata tiloja ja yksiköitä varovasti häiritsemättä laitteen asentoa mittauksen aikana.

Laitteen pohjaan on upotettu neodyymimagneetti, jotta se ei luista tai liu'u pois mitattavalta metallipinnalta.

Kotelo on suunniteltu tekemään laitteesta mahdollisimman kompakti ja tulostamaan helposti 3D -muodossa.

Vaihe 1: VAATIVAT KOMPONENTIT JA Moduulit

Komponentit valittiin pitäen mielessä, että tämä laite on rakennettu sopimaan taskuun. Käytettiin siis pienintä löytämääni näyttöä, akkua ja antureita.

1. 3D -painettu kotelo

2. Sharp GP2Y0A41SK0F IR -etäisyysanturi X 1 (Aliexpress)

3. MPU6050 -kiihtyvyysmittari/gyroskooppimoduuli X 1 (Aliexpress)

4. Boost+latausmoduuli X 1 (Aliexpress)

5. Grove Mouse -kooderi X 1 (Aliexpress)

6. 128 X 32 OLED -näyttö X 1 (Aliexpress)

7. Arduino pro mini ATMEGA328 5V / 16MHz X 1 (Aliexpress)

8. 12 mm: n summeri X 1 (Aliexpress)

9. 3.7v, 1000mah lipo -akku X 1 (Aliexpress)

10. TTP223 -kosketuspainikemoduuli X 3 (Aliexpress)

11. 20x10x2mm neodyymimagneetti X 1 (Aliexpress)

12. CP2102 USB - UART TTL -moduuli X 1 (Aliexpress)

13. Emaloitu kuparilanka (Aliexpress)

14. 10K vastukset X 2

15. 19 (pituus) X2 (halk.) Mm teräsakseli X 1

16. 3 mm led X 1

17. Mikä tahansa vinyylitarrarulla (Aliexpress)

18. Micro -USB -kaapeli

MPU6050

MPU6050 on mems -laite, joka koostuu 3 -akselisesta kiihtyvyysanturista ja 3 -akselisesta gyroskoopista. Tämä auttaa meitä mittaamaan kiihtyvyyttä, nopeutta, suuntaa ja siirtymää. Tämä on I2C -pohjainen laite, joka toimii 3,3 - 5 voltilla.

GROVE MOUSE ENCODER

Tämä on mekaaninen inkrementaalinen pyörivä anturi, jossa on kiertosuunnan ja pyörimisnopeuden palautetiedot. Käytin tätä anturia, koska se oli pienin löytämäni enkooderi ja sen ohjelmointiosa oli myös helppoa. Tässä anturissa on 24 askelta kierrosta kohden. Tämän avulla voimme laskea pyörän siirtämän etäisyyden anturiin, jos pyörän halkaisija on tiedossa. Laskelmia tämän tekemisestä käsitellään tämän ohjeen myöhemmissä vaiheissa. Tämä projekti käyttää kooderia kaarevien viivojen etäisyyksien mittaamiseen.

SHARP GP2Y0A41SK0F IR Etäisyysmoduuli

Tämä on analoginen anturi, joka antaa vaihtelevan jännitteen ulostulona kohteen etäisyyden anturista perusteella. Toisin kuin muut IR -moduulit, havaitun kohteen väri ei vaikuta anturin lähtöön. Terävistä antureista on monia versioita, mutta käyttämämme alue on 4 - 30 cm. Anturi käyttää 4,5–5,5 voltin jännitettä ja kuluttaa vain 12 mA virtaa. Punainen (+) ja musta (-) johto ovat virtajohtoja ja kolmas (joko valkoinen tai keltainen) on analoginen lähtöjohto. Anturia käytetään tässä projektissa lineaaristen etäisyyksien mittaamiseen ilman kosketusta.

Vaihe 2: TARVITTAVAT TYÖKALUT

1. Sakset

2. Laatikkoleikkurit tai muut erittäin terävät terät

3. pinsetit

4. Kuuma liimapistooli

5. Välitön liima (kuten superliima)

6. Kumipohjainen liima (kuten fevi -side)

7. Juotin ja lyijy

8. laserleikkuri

9. 3D -tulostin

10. Pyörivä työkalu, jossa on leikkuuterä

11. Lankaleikkurit

12. Hiekkapaperi

Vaihe 3: STL -tiedostot 3D -tulostukseen

Tämän laitteen kotelo on suunniteltu Autodesk Fusion 360 -ohjelmistolla. Niitä on 3 kpl. Näiden kappaleiden STL -tiedostot on esitetty alla.

LID- ja pyörätiedostot voidaan tulostaa ilman tukia, kun taas BODY -tiedosto tarvitsee tukea. Tulostin nämä 0,2 mm: n kerroksen korkeudella 100% täyteaineella käyttäen vihreää PLA: ta. Käytetty tulostin on TEVO tarantula.

Vaihe 4: Kotelon peittäminen VINYLillä

1. Tasoita hienopintaisella hiekkapaperilla kaikki 3D -tulostettujen kappaleiden ulkopinnat niin, että vinyylitarra tarttuu helposti.

2. Käytä kostealla liinalla kaikki hienot hiukkaset, jotka voivat jäädä pinnoille hiomisen jälkeen.

3. Levitä vinyylitarra pinnalle kuivumisen jälkeen. Varmista, että ilmakuplia ei ole jäänyt kiinni.

4. Poista saksien avulla ylimääräinen tarra reunojen ympäriltä.

5. Levitä nyt tarra kotelon sivujen ympärille ja leikkaa ylimääräinen.

6. Leikkaa leikkurilla tai muilla partakoneilla reiät OLED -näytölle, latausportille, anturipyörälle ja terävälle infrapuna -anturille.

VAROITUS: Ole erittäin varovainen terävien terien ja työkalujen kanssa

Vaihe 5: PIIRIKUVAUKSET

PRO MINI -OHJELMOINTI

Toisin kuin Arduino nano, pro minia ei voi ohjelmoida suoraan kytkemällä USB-kaapeli, koska siinä ei ole sisäänrakennettua USB-sarja-TTL-muunninta. Siksi meidän on ensin liitettävä ulkoinen USB -sarjamuuntimeen pro mini, jotta se voidaan ohjelmoida. Ensimmäinen kuva näyttää, miten nämä liitännät tehdään.

Vcc - 5V

GND - GND

RXI - TXD

TXD - RXI

DTR - DTR

TÄYDELLINEN PIIRIKAAVIO

Toinen kuva esittää tämän projektin täydellisen piirikaavion.

D2 - INT MPU6050

D3 - I/O (TILA)

D5 - I/O (YKSIKKÖ)

D6 - I/O (nolla)

D7 - +(1) KOODERI

D8 - +(2) KOODERI

A0 - I/O SHARP IR

A1 - + summeri

A4 - SDA (OLED JA MPU6050)

A5 - SCL (OLED JA MPU6050)

GND - GND KAIKKI MODULIT JA ANTURIT JA BOOST -MODUULI

VCC - + BOOST MODULE USB PORT

B + - AKKU +

B- - AKKU -

Kolmas kuva on otettu koodia luodessani. Tämä on väliaikainen asennus, joka tehtiin koodin, moduulien ja piirin testaamiseen. Se on valinnaista, että te yritätte

Vaihe 6: MAGNETIN ASETTAMINEN

1. Levitä pikaliimaa latausportin reiän alla olevan magneetin onteloon.

2. Aseta magneetti onteloon ja pidä sitä painettuna, kunnes liima kuivuu käyttämällä jotain muuta kuin magneettista.

Magneetti auttaa estämään laitteen liukumista tai liikkumista, kun sitä käytetään metallipinnalla.

Vaihe 7: ANTURIEN MUUTTAMINEN

Jotta laite olisi mahdollisimman pieni, terävän infrapuna -anturin ja anturin kiinnikkeet irrotettiin pyörivällä työkalulla, jossa oli leikkuuterän kiinnitys.

Vaihe 8: VANHAN NÄYTÖN ASETTAMINEN

1. Merkitse nastojen nimet OLED -näytön takaosaan, jotta liitännät voidaan tehdä oikein myöhemmin.

2. Aseta OLED -näyttö oikeaan kohtaan, kuten toisessa kuvassa. Näytön aukko on suunniteltu siten, että näyttö menee hieman seiniin. Tämä varmistaa, että näyttö on oikeassa asennossa ja suunnassa eikä liiku helposti.

3. Kuumaa liimaa levitetään varovasti näytön ympärille. Kuuma liima on edullinen, koska se toimii näytön iskunvaimentimena eikä rasita näyttöä levitettäessä.

Vaihe 9: KOSKETUSPAINIKKEIDEN JA MPU6050: N KIINNITYS

1. Käytetään kumipohjaista liimaa.

2. Liima levitetään molemmille pinnoille.

3. Varmista, että kaikki juotoskohdat ovat kotelon avointa puolta vasten, ja aseta moduulit niille osoitettuihin paikkoihin kuvien mukaisesti.

4. Pidä moduuli ja kotelo varovasti painettuna yhteen vähintään 2 minuutin ajan niiden kiinnittämisen jälkeen.

Vaihe 10: BOOST+CHARGING MODULE

Tämä on moduuli, jonka otin halvasta yhden solun virtapankista. Tässä moduulissa on sekä akun suojapiiri että 5 voltin 1 ampeerin tehomuunnin. Siinä on myös ON/OFF -painike, jota voidaan käyttää koko projektin virtakytkimenä. Moduulin naaraspuolinen USB -portti poistettiin juotosraudalla ja kaksi johtoa juotettiin +5v- ja maadoitusliittimiin, kuten 4. kuvassa.

Juotos 2 urospistoketta B+ ja B-, kuten kahdessa ensimmäisessä kuvassa, ja tarkista sitten, toimiiko moduuli paristojen kanssa.

Levitä pikaliimaa moduulin mukana toimitetulle alustalle ja aseta moduuli varovasti varmistaen, että latausportti ja aukko mahdollistavat sen olevan kohdakkain.

Vaihe 11: AKUN JA TERÄVÄN IR -ANTURIN ASETTAMINEN

1. Emaloidun kuparilangan pinnoite poistetaan lämmittämällä langan kärkeä juotosraudalla tai sytyttimellä, kunnes eristys sulaa. Johdot juotetaan sitten huolellisesti OLED -näyttöön. Tämä tehdään nyt, koska voi olla vaikeaa tehdä sama paristojen asettamisen jälkeen.

2. Akku liu'utetaan tehostusmoduulin alustan alle siten, että sen johdinliittimet osoittavat OLED -näytön suuntaan, kuten 3. kuvassa.

3. Terävä IR -anturi asetetaan sille varattuun paikkaan.

Vaihe 12: ARDUINON JA BUZZERIN KYTKEMINEN

1. USB -sarjamuunnin on juotettu Arduinoon toimitetun kytkentäkaavion mukaisesti.

2. Kuumaa liimaa käytetään Arduinon kiinnittämiseen kotelon keskelle paristojen päälle.

3. Johdot juotetaan summerin liittimiin ja summeri työnnetään sitten sille varatun kotelon pyöreään onteloon, kuten 7. kuvassa.

Vaihe 13: KOODERI

1. Anturin liittimet puhdistetaan terällä.

2. Vastukset on juotettu anturiin.

3. Kuparijohdot on juotettu piirikaavion mukaisesti.

4. Teräsakseli työnnetään 3D -tulostettuun pyörään. Jos pyörä on liian löysä, kiinnitä se pikaliimalla.

5. Aseta akselipyörän kokoonpano anturiin. Jos se on löysä, käytä jälleen pikaliimaa. Mutta tällä kertaa ole erittäin varovainen, ettet päästä liimaa anturimekanismeihin.

6. Aseta anturi kotelon sisään niin, että pyörät työntyvät ulos aukosta ja varmista myös, että se pyörii vapaasti.

7. Kiinnitä anturi paikalleen kuumaliimalla.

Vaihe 14: KYTKENTÄ JA JUOTOS

1. Piirijohdotus tehdään piirikaavion mukaisesti, joka on annettu kohdassa "PIIRIKUVAUS" aiemmin.

2. Kaikkien antureiden ja moduulien +ve- ja -ve -johdot on kytketty rinnakkain virtalähteeseen.

3. Varmista, ettei mikään johdoista estä infrapunamoduulin näkymää tai sotkeudu anturipyörään.

Vaihe 15: KOODAUS

1. Lataa alla oleva koodi ja kirjastot.

2. Pura kirjaston kansiot. Kopioi nämä kansiot "Arduino" -kansion "kirjastot" -kansioon, joka löytyy tietokoneen "Omat tiedostot" -kansioon (jos olet Windows -käyttäjä).

3. Avaa annettu koodi ("filal_code") Arduino IDE: ssä ja lataa se Arduinoon.

Vaihe 16: MPU6050: n KALIBROINTI

Koska MPU6050 -kiihtyvyysmittari/gyroskooppimoduuli liimattiin juuri koteloon, se ei ehkä ole täysin vaakasuorassa. Siksi seuraavia vaiheita korjataan tämä nollavirhe.

VAIHE 1: Liitä laite tietokoneeseen ja aseta se alustalle, jonka tiedät jo olevan täysin vaakasuora (esimerkki: laattalattia)

VAIHE 2: Siirry laitteen "LEVEL" -tilaan koskettamalla "M" -painiketta ja kirjoita X- ja Y -arvot muistiin.

VAIHE 3: Määritä nämä arvot koodin muuttujille "calibx" ja "caliby".

VAIHE 4: Lataa ohjelma uudelleen.

Vaihe 17: LÄHETTYVÄN ETÄISYYDEN ANTAMINEN ANTURIN VAIHEEN

Portaiden lukumäärä anturin akselin kierrosta kohden, N = 24 askelta

Pyörän halkaisija, D = 12,7 mm

Pyörän ympärysmitta, C = 2*pi*(D/2) = 2*3,14*6,35 = 39,898 mm

Siksi askelta kohti siirretty etäisyys = C/N = 39,898/24 = 1,6625 mm

Jos käytät eri halkaisijalla olevaa pyörää tai kooderia, jolla on eri askelmäärä, etsi siirretty etäisyys millimetriä kohti korvaamalla arvot yllä olevassa kaavassa ja kun olet löytänyt resoluution, kirjoita tämä arvo kaavaan koodin sisällä, kuten kuva.

Kokoa ja lähetä koodi uudelleen Arduinolle.

Kun anturin kalibrointi on tehty ja muokattu ohjelma on ladattu, voit poistaa juotteen ja poistaa USB -sarja -TTL -muunninmoduulin Arduino Pro Ministä.

Vaihe 18: TESTAA KAIKKI ENNEN Kotelon sulkemista

Testattavia asioita:

1. Jos laturi voidaan helposti kytkeä porttiin ja jos akut latautuvat kunnolla.

2. Virtakytkin toimii tai ei.

3. OLED näyttää kaiken oikeassa suunnassa ja oikealla etäisyydellä.

4. Kaikki kosketuspainikkeet toimivat oikein ja on merkitty oikein.

5. Jos anturi antaa etäisyysarvot kääntyessään.

6. MPU6050- ja SHARP IR -moduulit toimivat ja antavat oikeat lukemat.

7. Summeri soi.

8. Varmista, että mikään sisällä ei kuumene, kun se kytketään päälle. Jos lämmitys tapahtuu, se tarkoittaa, että johdotus on väärässä paikassa.

9. Varmista, että kaikki on kiinnitetty paikoilleen ja ettei se liiku kotelossa.

Vaihe 19: PAINIKKEEN JATKON ASETTAMINEN JA KOTELON SITOUTTAMINEN

LEDIN KÄYTTÄMINEN PAINIKKEEN AJAN PIDEMISEKSI

Latausmoduulin painikkeen varsi on liian lyhyt tulemaan ulos kotelon aukosta. Joten 3 mm LED -päätä käytetään jatkeena.

1. LED -valojen jalat katkaistaan lankaleikkurilla.

2. LEDin litteä puoli on sileä ja tasainen hiekkapaperilla. Jos LED on liian pieni käsin käsiteltäväksi, käytä pinsettejä.

3. Aseta LED -pää kotelon kannessa olevaan reikään kuvan osoittamalla tavalla. Varmista, että ledi ei ole tiukka, koska sen pitäisi liukua sisään ja ulos, kun painiketta painetaan

TAPAUKSEN SITOUTTAMINEN

1. Levitä kumipohjaiset liimat (käytin Fevi Bondia) varovasti reunaa pitkin sekä runkoon että korkkiin.

2. Odota 5–10 minuuttia, kunnes liima kuivuu hieman, ja paina sitten molemmat puolikkaat yhteen. Varmista, että anturipyörän teräsakselin vapaa pää menee korkin sille varattuun reikään.

3. Käytä raskaita kuormia (käytin UPS -akkua) pitämään molemmat osat painettuna liiman kuivumisen aikana.

Tässä suositellaan kumipohjaista liimaa, koska jos kotelo on tulevaisuudessa avattava paristojen vaihtamista tai uudelleenohjelmointia varten, se voidaan tehdä helposti suorittamalla terävä terä tai veitsi saumaa pitkin.

Vaihe 20: KOSKETUSPAINIKKEIDEN MERKINTÄ

Merkinnät tehdään kosketuspainikkeen sijainnin ja toimintojen tunnistamiseksi helposti.

Aakkoset leikattiin valkoisesta tarraarkista kotitekoisella laserleikkurillani.

Leikatut palat poistettiin pääarkista pinseteillä ja levitettiin sitten laitteeseen oikeassa asennossa ja suunnassa.

Max aakkoset korkeus: 8 mm

Suurin aakkosten leveys: 10 mm

VAROITUS: KÄYTÄ LASERITUKKUVIA TURVALASIA, JOS TYÖSTÄ LASER -ENGRAAVERILLA TAI LEIKKURILLA

Vaihe 21: TULOKSET

Laite on vihdoin valmis. Jos sinulla on epäilyksiä tai ehdotuksia projektista, kerro minulle kommenttien kautta.

KIITOS

Pocket Sized -kilpailun ensimmäinen palkinto